JPS611829A - タ−ボ過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、ターボ過給機に関する。

［背景技術］ ターボ過給機には、第４図に示すように、タービンハウ
ジング１の内部に排気を導入可能とする渦巻室２を形成
し、タービンハウジングｌの内部に上記渦巻室２に連な
るノズル部３を形成し、タービンハウジングｌの内部の
上記ノズル部３に囲まれる中央部にタービン羽根車４を
配置するとともに、上記ノズル部３の周方向複数位置に
揺動操作可能とされる複数の案内羽根５を配置してなる
ターボ過給機６が提案されている。このターボ過給機６
は、不図示の揺動手段の作動により、全案内羽根５を連
動して、第４図に実線で示す位置と、二点鎖線で示す位
置との間を揺動可能としている。＝ 即ち、このターボ過給Ｉａ６においては、排気量の少な
いエンジンの低速時には、案内羽根５を第４図の実線で
示す装置寄りに保持し、隣接する案内羽根５が形成する
排気の通過領域Ｗｌを狭小化してノズル部３から噴出す
る排気流速を上昇させるとともに、該排気の流れがター
ビン羽根車４の羽根４Ａに対するＩｆえ角を小とするこ
とにより、排気によるタービン羽根車４の回転効率の向
上を計り、低速時における過給圧の上昇を計っている。

また、このターボ過給機６においては、排気量の多いエ
ンジンの高速時には、案内羽根５を第４図の二点鎖線で
示す位置寄りに保持し、隣接する案内羽根５が形成する
排気の通過領域Ｗ２を拡大化してノズル部３から流出す
る排気流速を低減させるとともに、該排気の流れがター
ビン羽根車４の羽根４Ａに対するイイえ角を大とし、排
気によるタービン羽根車４の回転効率を低減し、高速時
における過給圧の適切な調整を行うことにより。

ノッキング等を発生させることなく所望の高速出力を得
る事を可能としている。

しかしながら、このターボ過給機６にあっては、案内羽
根５の揺動中心部５Ａと、案内羽根５のタービン羽根車
４寄りの端部５Ｂとの成す距離Ｌｌを、案内羽根５の全
長Ｌ２の５０％以上に設定している。従って、案内羽根
５の上記端部５Ｂがタービン羽根車４の外周部との間に
形成する間隔は案内羽根５の揺動位置によって大きく変
化する。Ｇｌは実線で示す位置における最大間隔であり
、Ｇ２は２点鎖線で示す位置における最小間隔である。

即ち、このターボ過給！Ｉ＆６においては、案内羽根５
を２点鎖線で示す位置に保持する状態下で上記端部５Ｂ
がタービン羽根車４の外周部に接触することのない位置
に揺動中心部５Ａを設定する必要があり、その場合には
、案内羽根５を実線で示す位置に保持する状態下で上記
端部５Ｂがタービン羽根車４の外周部から大きく離隔す
ることとなる。これにより、前記エンジンの低速時に、
案内羽根５を実線で示す位置寄りに保持したとしても、
隣接する案内羽根５が形成する前記通過領域Ｗｔを通過
する排気の流れはタービン羽根車４の外周部のより外方
を指向することとなり、排気によるタービン羽根車４の
回転効率の十分な向上を得るに至らず、前述したような
低速時における過給圧の十分な上昇を得るのに困難があ
る。

［発明の目的］ 本発明は、エンジンの全運転範囲において、排、気のエ
ネルギーを有効にタービン羽根車に伝達し、各運転状態
に適合する最適な過給圧を得ることを目的とする。

［発明の構成］ 上記目的を達成するために、本発明は、タービ゛−ンハ
ウジングの内部に排気を導入可能とする渦巻室を形成し
、タービンハウジングの内部に上記渦巻室に連なるノズ
ル部を形成し、タービンハウジングの内部の上記ノズル
部に囲まれる中央部にタービン羽根車を配置するととも
に、上記ノズル部の周方向複数位置に揺動操作可能とさ
れる複数の案内羽根を配置してなるターボ過給機におい
て、案内羽根の揺動中心部と、案内羽根のタービン羽根
車寄りの端部とのなす距離を、案内羽根の全長の３０％
以内に設定するようにしたものである。

［発明の詳細な説明〕 第１図は本発明の一実施例に係るターボ過給機１０の要
部を破断して示す正面図、第２図は第１図のｎ−ｍ線に
沿う断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ線に沿う断面図で
ある。

ターボ過給機ｌＯは、タービン部ｉｔとコンプレッサ部
１２を有している。タービン部１１は、タービンハウジ
ング１３の内部に排気を導入可能とする渦巻室１４を形
成し、タービンハウジング１３の内部に上記渦巻室１４
に連なるノズル部１５を形成し、タービンハウジング１
３の内部の上記ノズル部１５に囲まれる中央部にタービ
ン羽根車１６を配置している。即ち、ターボ過給機ｌＯ
はエンジンの排気を排気流入部１７から渦巻室１４に導
入し、該排気を渦巻室１４の全周に連なるノズル部１５
からタービン羽根車１６に向けて均等に噴出することに
よって該タービン羽根車１６を回転し、コンプレッサ部
１２のコンプレッサ羽根車１８を回転するとともに、該
排気を排気流出部１９から外部に排出可能としている。

上記ターボ過給機１０は、ノズル部１５の周方向複数位
置に、揺動操作可能とされる複数の案内羽根２０を配置
している。各案内羽根２０は、支軸２１と、中間結合部
２２を介して一体化されている、中間結合部２２は、タ
ービンハウジング１３とともに渦巻室１４、ノズル部１
５を形成しているバックプレート２３に形成されてなる
凹部２４に配置されている。支軸２１は、案内羽根２０
の揺動中心部を構成し、バックプレート２３に形成され
てなる軸受穴２５に回転自在に支持されている。

バックプレート２３の渦巻室１４、ノズル部１５に対す
る背面側には、案内羽根２ｏの揺動操作部２６が配設さ
れている。即ち、２７は、外周部の周方向の複数位置に
係合四部２８を形成されてなる連動プレートであり、連
動プレート２７は、軸受２９を介してタービン羽根車１
６の回転軸周りを回転可能に支持されている。また、各
案内羽根２０に一体化されている前記支軸２１には、連
動アーム３ｏの端部が固定されている。各連動アーム３
０は係合ビン３１を備え、該保合ビン３１を連動プレー
ト２７の各係合凹部２８に係入させている。連動アーム
３ｏのうちの１つは、他の連動アーム３０よりも長尺と
される主連動アーム３ＯＡであり、主連動アーム３ＯＡ
には操作ロッド３２の一端がビン結合されている。操作
ロッド３２の他端にはラック３３が形成され、ラック３
３には、ステップモータ３４の出力軸に固定されている
ピニオン３５が噛み合いされている。３６は制御装置で
あり、エンジンの運転状態、即ち、エンジンの回転速度
、吸気負圧、排気圧、スロットル弁の操作速度等の変化
に応じて、ステップモータ３４を所定回転角度だけ駆動
可能としている。即ち、揺動操作部２６は、ステップモ
ータ３４の回転により主連動アーム３０Ａを実線で示す
位置と２点鎖線で示す位置との間で揺動し、該主連動ア
ーム３０Ａの揺動によって連動プレート２７を揺動し、
該連動プレート２７の揺動によって各連動アーム３ｏを
上記主連動アーム３０と同様に実線で示す位置と２点鎖
線で示す位置との間で揺動し、これにより、各連動アー
ム３０．３ＯＡの揺動中心部である支軸２１に一体化さ
れている全部の案内羽根２ｏを同時に同一揺動角度だけ
揺動操作可能とする。なお、３７は主連動アーム３０Ａ
を実線で示す位置に停留するストッパビン、３８は主連
動アーム３０Ａを２点鎖線で示す位置に停留するストッ
パビンである。

しかして、この実施例においては、案内羽根２０の揺動
中心部としての支軸２１と、案内羽根２０のタービン羽
根車１６寄りの端部２０Ａとの成す距離を零、即ち支軸
２１と上記端部２０Ａとを相互に一致させている。なお
、案内羽根２０の上記端部２０Ａは、タービン羽根車１
６の外周部に接触することなく、かつ該タービン羽根車
１６の外周部に最も近接する位置に配置される。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例においては、案内羽根２０のタービン羽根車
１６寄りの端部２０Ａが、案内羽根２０の揺動中心部と
しての支軸２１に一致されていることから、案内羽根２
０は、制御装置３６によるステップモータ３４の駆動時
に、タービン羽根車１６の外周部に前述のように近接配
置されている上記端部２０Ａを中心として、第２図の実
線で示す位置と２点鎖線で示す位置との間を揺動可能と
される。

従って、ターボ過給機ｌＯは、排気量の少ないエンジン
の低速時、もしくはエンジンの低速ないし高速の全運転
域における加速時等に、案内羽根２０を実線で示す位置
に保持し、隣接する案内羽根２０が形成する排気の通過
領域Ｗ１を狭小化してノズル部１５から噴出する排気流
速を上昇させるとともに、該排気の流れがタービン羽根
車１６の各羽根１６Ａに対する抑え角を／１〜とする場
合にも、案内羽根２０の上記端部２０Ａがタービン羽根
車１６の外周部に近接する状態を維持可能である。これ
により、上記状態下で、隣接する案内羽根２０が形成す
る前記通過債城Ｗｌを通過する排気の流れがタービン羽
根車１６の外周部の接線方向に指向することとなり、排
気によるタービン羽根車１６の回転効率を確実に向上し
、過給圧のすみやかな上昇を得ることが可能となる。

また、ターボ過給機１０は、排気量の多いエンジンの高
速時に、案内羽根２０を２点鎖線で示す装置寄りに保持
し、隣接する案内羽根２０が形成する排気の通過領域Ｗ
２を拡大化してノズル部１５から噴出する排気流速を低
減させるとともに、該排気の流れがタービン羽根車１６
の各羽根１６Ａに対する抑え角を大とし、排気によるタ
ービン羽根車１６の回転効率を低減し、高速時にお゛　
　ける過給圧の適切な調整を行うことにより、ノッキン
グ等を発生させることなく所望の高速出力を得る事を可
能とする。

上記実施例によれば、案内羽根２０のタービン羽根車１
６寄りの端部２ＯＡが、案内羽根２０の揺動中心部とし
ての支軸２１に一致されていることから、排気の流れを
タービン羽根車１６の外周部から外方に向けることなく
、ノズル部１５から噴出する排気の流速、タービン羽根
車１６の各羽根１６Ａに対する抑え角を、エンジンの運
転状態に応じて適宜調整可能となり、エンジンの全運転
範囲において、排気のエネルギーを有効にタービン羽根
車１６に伝達し、各運転状態に適合する最適な過給圧を
得ることが可能となる。

なお、上記実施例は、案内羽根２０の揺動中心部として
の支軸２１と、案内羽根２０のタービン羽根車１６寄り
の端部２０Ａとの成す距離を零とする場合について説明
した。しかしながら、本発明においては、案内羽根の揺
動中心部と、案内羽根のタービン羽根車寄りの端部との
なす距離（第４図のＬｌに相当する長さ）を、案内羽根
の全長（第４図のＬ２に相当する長さ）の３０％以内に
設定するものであればよい、上記距離を上記全長の３０
％を越える長さに設定する場合には、案内羽根の揺動角
度変更時にノズル部から噴出する排気の流れがタービン
羽根車の外周部の外方に離隔し、排気のエネルギーによ
るタービン羽根車の回転効率を現実的に要求される程度
に向上することが困難となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、タービンハウジングの内部に
排気を導入可能とする渦巻室を形成し、タービンハウジ
ングの内部に上記渦巻室に連なるノズル部を形成し、タ
ービンハウジングの内部の上記ノズル部に囲まれる中央
部にタービン別車を配置するとともに、上記ノズル部の
周方向複数位置に揺動操作可能とされる複数の案内羽根
を配置してなるターボ過給機において、案内羽根の揺動
中心部と、案内羽根のタービン羽車寄りの端部とのなす
距離を、案内羽根の全長の３０％以内に設定するように
したものである。従って、エンジンの全運転範囲におい
て、排気のエネルギーを有効にタービン羽根車に伝達し
、各運転状態に適合する最適な過給圧を得ることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るターボ過給機の要部を
破断して示す正面図、第２図は第１図のＩＴ−４１線に
沿う断面図、第３図は第１図の■−■線に沿う断面図、
第４図は従来例に係るターボ過給機の要部を示す断面図
である。 １０・・・ターボ過給機、１３・・・タービンハウジン
グ、１４・・・渦巻室、１５・・・ノズル部、１６・・
・タービン羽根車、２０・・・案内羽根、２０　Ａ−０
，端部、２１・・・支軸、ＬＬ、Ｌ２・・・全長。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンハウジングの内部に排気を導入可能とす
   る渦巻室を形成し、タービンハウジングの内部に上記渦
   巻室に連なるノズル部を形成し、タービンハウジングの
   内部の上記ノズル部に囲まれる中央部にタービン羽根車
   を配置するとともに、上記ノズル部の周方向複数位置に
   揺動操作可能とされる複数の案内羽根を配置してなるタ
   ーボ過給機において、案内羽根の揺動中心部と、案内羽
   根のタービン羽根車寄りの端部とのなす距離を、案内羽
   根の全長の３０％以内に設定することを特徴とするター
   ボ過給機。